生物化学第八章糖代谢II.ppt

第二节 糖的分解代谢葡萄糖(或糖原)分解：3条途径(1)无氧情况：糖酵解(glycolysis)葡萄糖(糖原)乳酸(2)有氧情况：有氧氧化(aerobic oxidation)葡萄糖CO2+H2O+能量(3)磷酸戊糖途径(pentose phosphate pathway)葡萄糖 磷酸核糖+NADPH+CO2?概念?过程?意义 一、糖的无氧分解（糖酵解）(关键步骤,关键酶)葡萄糖葡萄糖无氧或缺氧2 乳酸乳酸+2 ATP一、概念6C3C二、过程1.糖酵解途径（glycolytic pathway），EMP 途 径葡萄糖(glucose)丙酮酸(pyruvate)2细胞部位：胞浆（1 1）葡萄糖磷酸化生成葡萄糖磷酸化生成6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 (phosphorylation of glucose)glucose(G)己糖激酶己糖激酶(HK)HK)hexokinasehexokinase ATPADP关键酶glucose-6-phosphate (G-6-P）Mg2+A T P(三磷酸腺苷三磷酸腺苷)A D P(二磷酸腺苷二磷酸腺苷)高能磷酸键高能磷酸键HO-18限速酶限速酶/关键酶关键酶(rate-limiting enzyme/key enzyme)1.1.催化非可逆反应催化非可逆反应特特点点2.2.催化效率低催化效率低3.3.受激素或代谢物的调节受激素或代谢物的调节4.4.常是在整条途径中催化初始反应的酶常是在整条途径中催化初始反应的酶5.5.活性的改变可影响整个反应体系的速度活性的改变可影响整个反应体系的速度糖原分解成糖原分解成6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖糖糖 原原 (Gn)H H3 3POPO4 4磷酸化酶 糖糖 原原(Gn-1)1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖(glucose-1-phosphate)磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖变位酶变位酶6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate)（2 2）6-6-磷酸葡萄糖异构化转变为磷酸葡萄糖异构化转变为6-6-磷酸果糖磷酸果糖(phosphorylation of fructose-6-phosphate)glucose-6phosphate(G-6-P）磷酸己糖异构酶磷酸己糖异构酶fructose-6-phosphate(F-6-P）（3 3）6-6-磷酸果糖再磷酸化生成磷酸果糖再磷酸化生成1 1,6-6-二磷酸果糖二磷酸果糖 (F-6-P）磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1-1 （PFK-1 1）ATPADPMg2+关键酶phosphofructokinase lPFK11,6-二磷酸果糖二磷酸果糖(fructose-1,6-diphosphate,FDP)（4 4）磷酸丙糖的生成）磷酸丙糖的生成fructose-1,6-diphosphate(FDP）磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮(dihydroxyacetone phosphate)3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛(glyceraldehyde 3-phosphate,Gly-3-P)醛缩酶醛缩酶6C3C（5 5）磷酸丙糖的）磷酸丙糖的互换互换磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮(dihydroxyacetone phosphate,DHAP)3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛(glyceraldehyde 3-phosphate,Gly-3-P)磷酸丙糖异构酶磷酸丙糖异构酶1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖 2 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛（6 6）3-3-磷磷酸甘油醛氧化为酸甘油醛氧化为1,3-1,3-二磷二磷酸甘油酸酸甘油酸3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛(glyceraldehyde 3-phosphate,Gly-3-P)NADH3PO4NADH+H+3-磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油醛脱氢酶糖酵解糖酵解中唯一的中唯一的脱氢反应脱氢反应1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸1,3-diphospho-glycerae (1,3-DPG)PNAD+：R为为H；NADP+：R为为PO32-NADNAD+辅酶INADPNADP+辅酶II烟酰胺腺嘌呤二核苷酸烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（7 7）1,3-1,3-二磷二磷酸甘油酸酸甘油酸转变转变为为3-3-磷磷酸甘油酸酸甘油酸 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸(3-phosphoglycerate,3-PG)ADPATP3-磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶这是糖酵解这是糖酵解中第一次中第一次底物水平底物水平磷酸化反应磷酸化反应1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸(1,3-diphosphoglycerate)(1,3-DPG)P底物水平磷酸化反应底物水平磷酸化反应Substrate level phosphorylationSubstrate level phosphorylation底物分子内部能量重新分布形成高能磷底物分子内部能量重新分布形成高能磷酸键伴有酸键伴有ADPADP磷酸化生成磷酸化生成ATPATP的作用称的作用称为底物水平磷酸化为底物水平磷酸化（8 8）3-3-磷磷酸甘油酸酸甘油酸转变转变为为2-2-磷磷酸甘油酸酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸(3-phosphoglycerate)2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸(2-phosphoglycerate,2-PG)磷酸甘油酸变位酶磷酸甘油酸变位酶（9 9）2-2-磷磷酸甘油酸酸甘油酸转变转变为为磷磷酸烯醇式丙酮酸酸烯醇式丙酮酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸(2-phosphoglycerate,2-PG)烯醇化酶烯醇化酶Mg2+或或Mn2+磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸(phosphoenolpyruvate,PEP)H2O高能磷酸键高能磷酸键（1010）磷）磷酸酸烯醇式丙酮酸转变烯醇式丙酮酸转变为烯醇式丙酮酸为烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸(phosphoenolpyruvate,PEP)丙酮酸激酶丙酮酸激酶PKPKADPATPMg2+或或Mn2+烯醇式丙酮酸烯醇式丙酮酸(enolpyruvate,EPV)糖酵解过程的第三个调节酶，糖酵解过程的第三个调节酶，也是第二次底物水平磷酸化反应也是第二次底物水平磷酸化反应关键酶（1111）烯醇式丙酮酸转变）烯醇式丙酮酸转变为丙酮酸为丙酮酸烯醇式丙酮酸烯醇式丙酮酸(enolpyruvate,EPV)自发进行自发进行丙酮酸丙酮酸(pyruvate,PA)（1212）丙酮酸还原丙酮酸还原为乳酸为乳酸乳酸乳酸(lactate,LA)乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶丙酮酸丙酮酸(pyruvate,PA)NADH+H+NAD+2.丙酮酸 乳酸3-3-磷磷酸甘油醛酸甘油醛+NADNAD+1,3-1,3-二磷二磷酸甘油酸酸甘油酸+NADHNADH+H+H+GG-6PF-6PFDPDHAPGly-3P1,3-DPG3-PG2-PGPEPPALAHK-ATPPFK1+ATP-ATP+ATP 2 2 NADHNAD+PK底物水平磷酸化GnG-1PPAS11个酶催化的个酶催化的1212步步反应反应四个阶段第一阶段：第一阶段：磷酸己糖的生成磷酸己糖的生成(活化活化)I,2,3 I,2,3 耗能耗能第二阶段：第二阶段：磷酸丙糖的生成磷酸丙糖的生成(裂解裂解)4,54,5第三阶段：第三阶段：3-3-磷酸甘油醛转变为丙酮酸并磷酸甘油醛转变为丙酮酸并 释放能量释放能量(氧化、转能氧化、转能)6,7,8,9,10,116,7,8,9,10,11产能产能 第四阶段：第四阶段：丙酮酸还原为乳酸丙酮酸还原为乳酸(还原还原)1212 糖酵解小结：关键步骤关键酶GG-6-PH KF-6-PFDPPFK-1PEPPAPK糖酵解过程的关键酶及糖酵解过程的关键酶及ATPATP 关键反应关键反应 关键酶关键酶 ATP HK-ATPG G-6-PF-6-P 1，6-FDPPEP PA底物水平磷酸化）底物水平磷酸化）1,3-DPG3-PG(底物水平磷酸化）底物水平磷酸化）PFK1-ATP PK+ATP*2+ATP*21 mol 葡萄糖葡萄糖 2 mol 乳酸乳酸+？mol ATP2 mol ATP糖原中的糖原中的1mol葡萄糖葡萄糖2mol 乳酸乳酸+？mol ATP3 mol ATP无氧或缺氧无氧或缺氧细胞的胞浆细胞的胞浆葡萄糖葡萄糖/糖原糖原乳酸、乳酸、ATPATP反应的条件：反应的条件：反应的部位：反应的部位：反应的底物：反应的底物：反应的产物：反应的产物：反应的特点：反应的特点：一次脱氢、二次底物磷酸化一次脱氢、二次底物磷酸化葡萄糖2乳酸G=-196kJ/molATP ADP,H3PO4，2 mol ATP相当于捕获61.028 酵解的放热量 G=-196-(61.028)=134.97kJ 葡萄糖酵解获能效率=61.028/(-196)100%=31%糖原酵解获能效率=？49.7%糖酵解调节酶酶 的的 名名 称称变构激活剂变构激活剂变构抑制剂变构抑制剂已糖激酶已糖激酶(HK)磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1(PFK1)丙酮酸激酶丙酮酸激酶(PK)Mg2+,Mn2+G-6-PMg2+,AMP,ADP,F-1,6-2P,F-2,6-2P ATP，柠檬酸，柠檬酸，长链脂肪酸长链脂肪酸Mg2+,K+,F-1,6-2PATP糖酵解意义：糖酵解意义：2.2.是是某些细胞某些细胞在不缺氧条件下的能量来源。在不缺氧条件下的能量来源。3.3.是糖的有氧氧化的前过程，亦是糖异生作用是糖的有氧氧化的前过程，亦是糖异生作用 大部分逆过程。大部分逆过程。4.4.糖酵解也是糖、脂肪和氨基酸代谢相联系的途径糖酵解也是糖、脂肪和氨基酸代谢相联系的途径若糖酵解过度，可因乳酸生成过多而导致乳酸酸中毒若糖酵解过度，可因乳酸生成过多而导致乳酸酸中毒无氧条件无氧条件下迅速提供能量下迅速提供能量,供机体需要。供机体需要。47海拔海拔 5000米米运动、高原缺氧糖酵解为肌肉收缩迅速提供糖酵解为肌肉收缩迅速提供能量能量机体加强糖酵解以适机体加强糖酵解以适应高原缺氧环境应高原缺氧环境44某些组织细胞与某些组织细胞与糖酵解供能：糖酵解供能：代谢极为活跃，即使不缺代谢极为活跃，即使不缺氧氧,也常由糖酵解提供部分能也常由糖酵解提供部分能量。量。成熟红细胞：成熟红细胞：视网膜、神经、白细胞、骨视网膜、神经、白细胞、骨髓、肿瘤细胞等髓、肿瘤细胞等:无线粒体，无法通过氧化磷无线粒体，无法通过氧化磷酸化获得能量，只能通过糖酵酸化获得能量，只能通过糖酵解获得能量。解获得能量。44二、糖的有氧氧化二、糖的有氧氧化(aerobic oxidation)概念 过程 意义 有氧氧化的调节（一）糖有氧氧化的概念糖的有氧氧化：糖的有氧氧化：是指体内组织在有氧条件下，是指体内组织在有氧条件下，葡萄糖彻葡萄糖彻底氧化分解生成底氧化分解生成COCO2 2和和H H2 2O O的过程。的过程。C C6 6H H1212O O6 6+6O O2 2 6 COCO2 2+6 H H2 2O O +36/38 ATP 有氧氧化是糖氧化的主要方式，绝大多有氧氧化是糖氧化的主要方式，绝大多数组织细胞都通过有氧氧化获得能量。数组织细胞都通过有氧氧化获得能量。糖的有氧氧化与糖的有氧氧化与糖酵解：糖酵解：细胞细胞胞浆胞浆线粒体线粒体 葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸乳酸乳酸（糖酵解（糖酵解)丙酮酸丙酮酸CO2+H2O+ATP(糖的有氧氧化糖的有氧氧化）葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸线粒体内线粒体内三羧酸循环三羧酸循环CO2+H2O+ATP胞浆胞浆乳酸乳酸糖酵解糖酵解丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰CoA（二）糖有氧氧化的过程：（二）糖有氧氧化的过程：第一阶段：第一阶段：G PA（胞浆（胞浆)氧化脱羧氧化脱羧 第二阶段：第二阶段：PA 乙酰乙酰CoA（线粒体）（线粒体）第三阶段：乙酰第三阶段：乙酰CoA （线粒体）（线粒体）TCACO2+H2OG PA（胞浆）（胞浆）葡萄糖葡萄糖 +NAD+NAD+2ADP+2Pi+2ADP+2Pi 2 2（丙酮酸丙酮酸+ATP+ATP +NADH+HNADH+H+）2 2丙酮酸丙酮酸线粒体内膜上特异载体线粒体内膜上特异载体进入线粒体进一步氧化进入线粒体进一步氧化线粒体内丙酮酸氧化脱羧生成乙酰辅酶丙酮酸氧化脱羧生成乙酰辅酶A丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰CoANAD+NADH+H+CoA-SH辅酶辅酶A丙酮酸丙酮酸脱氢酶系脱氢酶系+C O2丙酮酸丙酮酸+辅酶辅酶A+NAD+乙酰乙酰COA+CO2+NADH+H+关键酶三羧酸循环三羧酸循环(tricarboxylic acid cycle，TCA循环循环)又称又称柠檬酸循环柠檬酸循环(citric acid cycle)或或 Krebs循环循环(Krebs cycle)乙酰辅酶乙酰辅酶A进入三羧酸循环进入三羧酸循环 三羧酸循环反应过程反应特点 乙酰乙酰CoA与草酰乙酸与草酰乙酸缩合形成柠檬酸缩合形成柠檬酸CH3COSCoA乙酰辅酶乙酰辅酶A(acetyl CoA)草酰乙酸草酰乙酸柠檬酸柠檬酸(citrate)HSCoA柠檬酸合酶柠檬酸合酶关键酶关键酶乙酰乙酰CoACoA+草酰乙酸草酰乙酸 柠檬酸柠檬酸+CoA-CoA-SHSH 柠檬酸异构化生成异柠檬酸柠檬酸异构化生成异柠檬酸:顺乌头酸顺乌头酸异柠檬酸异柠檬酸(isocitrate)H2O柠檬酸柠檬酸(citrate)乌头酸酶乌头酸酶柠檬酸柠檬酸 异柠檬酸异柠檬酸 异柠檬酸氧化脱羧生成异柠檬酸氧化脱羧生成-酮戊二酸酮戊二酸异柠檬酸异柠檬酸-酮戊二酸酮戊二酸CO2草酰琥珀酸草酰琥珀酸NADH+H+异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸异柠檬酸+NAD+-酮戊二酸酮戊二酸+CO2+NADH+H+NAD+关键酶关键酶-酮戊二酸酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰辅酶氧化脱羧生成琥珀酰辅酶A-酮戊二酸酮戊二酸 +CoA-SH+NAD+CoA-SH+NAD+琥珀酰琥珀酰CoACoA +C OC O2 2+NADH+H+NADH+H+HSCoANAD+NADH+H+COCO2 2琥珀酰琥珀酰CoACoA(succinyl CoAsuccinyl CoA)-酮戊二酸酮戊二酸(ketoglutarate)-酮戊二酸脱氢酮戊二酸脱氢酶系酶系关键酶关键酶-酮戊二酸脱氢酶系酮戊二酸脱氢酶系 琥珀酰琥珀酰CoA转变为琥珀酸转变为琥珀酸琥珀酰琥珀酰CoA+GDP +Pi 琥珀酸琥珀酸+GTP+CoA-SH琥珀酰琥珀酰CoA合成酶合成酶琥珀酰琥珀酰CoA(succinyl CoA)琥珀酸琥珀酸(succinate)HSCoAGDP+PiGTPATPADP琥珀酰琥珀酰CoA合成酶合成酶 琥珀酸氧化脱氢生成延胡索酸琥珀酸氧化脱氢生成延胡索酸FAD延胡索酸延胡索酸(fumaratefumarate)FADH2琥珀酸琥珀酸+FAD 延延胡索酸胡索酸+FADH2琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶 延胡索延胡索酸酸水合水合生成生成苹果苹果酸酸延胡索酸延胡索酸(fumarate)延延胡索酸胡索酸+H2O 苹果酸苹果酸延胡索酸酶延胡索酸酶苹果酸苹果酸(malate)H2O 苹果酸苹果酸脱氢生成草酰乙脱氢生成草酰乙酸酸苹果酸苹果酸 +NADNAD+草酰乙酸草酰乙酸+NADH+HNADH+H+草酰乙酸草酰乙酸(oxaloacetate)苹果酸苹果酸(malate)NAD+NADH+H+苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶三羧酸循环总图:苹果酸苹果酸琥珀酸琥珀酸琥珀酰琥珀酰CoA-酮酮戊二酸戊二酸异柠檬酸异柠檬酸柠檬酸柠檬酸CO22HCO22HGTPCH3COSoA(乙酰辅酶乙酰辅酶A)草酰乙酸草酰乙酸2H2H延胡索酸延胡索酸HC2C4C6C5C4柠檬酸合酶柠檬酸合酶异柠檬酸脱氢异柠檬酸脱氢酶酶-酮戊二酮戊二酸脱氢酶系酸脱氢酶系三羧酸循环小结:乙酰辅酶乙酰辅酶A+3NAD+FAD+Pi+2 H2O+GDP2 CO2+3(NADH+H+)+FADH2+HSCoA+GTP TCATCA循环运转一周的净结果是氧化循环运转一周的净结果是氧化1 1分子乙酰分子乙酰CoACoA，草酰草酰 乙酸仅起载体作用，反应前后无改变。乙酸仅起载体作用，反应前后无改变。1414C C标记乙酰标记乙酰CoACoA进行研究结果，进行研究结果，第一周循环第一周循环中并无中并无1414C C 出现出现COCO2，即即COCO2的碳原子来自草酰乙酸而不是来自乙酰的碳原子来自草酰乙酸而不是来自乙酰 CoACoA，第二周循环时，才有第二周循环时，才有14 14 COCO2 出现。出现。TCATCA循环中的一些反应在生理条件下是不可逆的，所以循环中的一些反应在生理条件下是不可逆的，所以 整个三羧酸循环是一个不可逆的系统。整个三羧酸循环是一个不可逆的系统。TCATCA循环的中间产物可转化为其它物质，故需不断补充。循环的中间产物可转化为其它物质，故需不断补充。n一次底物水平磷酸化一次底物水平磷酸化n 二次脱羧二次脱羧n 三个不可逆反应三个不可逆反应n 四次脱氢四次脱氢n 1 分子乙酰分子乙酰CoA经三羧酸循环彻经三羧酸循环彻 底氧化净生成底氧化净生成12分子分子ATP。三羧酸循环特点:三羧酸循环的调节酶及其调节三羧酸循环的调节酶及其调节:酶酶 的的 名名 称称柠檬酸合酶柠檬酸合酶异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶-酮戊二酸脱氢酶系酮戊二酸脱氢酶系变构激活剂变构激活剂ADPADP变构抑制剂变构抑制剂ATPATPNADH NADH ATPATP、NADHNADH、琥珀酰琥珀酰CoACoA糖有氧氧化过程中糖有氧氧化过程中ATP的生成的生成:第一阶段：第一阶段：葡萄糖葡萄糖2 2丙酮酸丙酮酸第二阶段：第二阶段：2 2丙酮酸丙酮酸2 2乙酰乙酰CoACoA第三阶段：第三阶段：2 2乙酰乙酰CoACoA2 2COCO2 2+4H+4H2 2O O2 2ATPATP 糖的有氧氧化糖的有氧氧化 底物磷酸化底物磷酸化 氧化磷酸化氧化磷酸化2323ATPATP葡萄糖葡萄糖 6 COCO2 2+6H+6H2 2O O+？mol ATP38/36ATP2323或或2222ATPATP 2121ATPATP211211ATPATP葡萄糖的有氧分解则可产生有氧氧化能量利用率=(3830.514)/2867.48100%=42%（三）糖有氧氧化的生理意义（三）糖有氧氧化的生理意义糖有氧氧化的基本生理功能是氧化供能。糖有氧氧化的基本生理功能是氧化供能。糖有氧氧化是体内三大营养物质代糖有氧氧化是体内三大营养物质代 谢的谢的总枢纽总枢纽。糖有氧氧化途径与体内其它代谢途径有着糖有氧氧化途径与体内其它代谢途径有着 密切的联系密切的联系。P丙酮酸氧化和丙酮酸氧化和三羧酸循环三羧酸循环的调节的调节琥珀酰琥珀酰CoA苹果酸苹果酸琥珀酸琥珀酸-酮酮戊二酸戊二酸异柠檬酸异柠檬酸柠檬酸柠檬酸延胡索酸延胡索酸草酰乙酸草酰乙酸乙酰辅酶乙酰辅酶A A丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰CoACoA、NADHNADH、ATPATPNADHNADH琥珀酰琥珀酰CoA、NADH、ATP糖有氧氧化的调节糖有氧氧化的调节四、磷酸戊糖途径四、磷酸戊糖途径（pentose phosphate pathway）过 程：第一步生理意义 磷酸戊糖途径二个阶段的反应式：66 66-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 +12 NADPNADP+6 5 5-磷酸核糖磷酸核糖+1212(NADPH+HNADPH+H+)+6 6COCO2 2 6565-磷酸核糖磷酸核糖 56-磷酸果糖磷酸果糖 6666-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 +12 NADPNADP+55 6-磷酸果糖磷酸果糖+12（NADPH+HNADPH+H+)+6 6COCO2 2 6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶(G-6-PD)磷酸戊糖途径：糖酵解途径糖酵解途径6666-磷磷酸葡萄糖酸葡萄糖25-25-磷酸磷酸核糖核糖2 25-5-磷酸磷酸木酮糖木酮糖27-27-磷酸磷酸景天糖景天糖223-3-磷磷酸甘油醛酸甘油醛22 3-3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛2 5-2 5-磷酸磷酸木酮糖木酮糖24-24-磷酸磷酸赤藓糖赤藓糖 2 2 6 6-磷磷酸果糖酸果糖22 6 6-磷磷酸果糖酸果糖66-66-磷酸葡磷酸葡萄糖酸内酯萄糖酸内酯6 6NADPHNADPH66-66-磷酸磷酸葡萄糖酸葡萄糖酸6 6H H2 2O O335-5-磷磷酸核酮糖酸核酮糖6 6NADPHNADPH6 6COCO2 2葡萄糖葡萄糖磷酸戊糖途径特点磷酸戊糖途径特点：反应部位：反应部位：反应底物：反应底物：重要反应产物：重要反应产物：限速酶：限速酶：胞浆胞浆6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖NADPH、5-磷酸核糖磷酸核糖6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶(G-6-PD)（三）磷酸戊糖途径的意义1 1、产生、产生5-5-磷酸核糖磷酸核糖2 2、产生、产生NADPHNADPH 5-磷酸核糖作用：磷酸核糖作用：DNADNA、RNARNA合成原料合成原料(1)(1)NAD(P)NAD(P)+(2)FAD(2)FAD(3)HSCoA(3)HSCoA各种核苷酸辅酶各种核苷酸辅酶(1)(1)NTPNTP(2)dNTP (2)dNTP 核苷酸核苷酸(3)(3)cAMP/cGMPcAMP/cGMP第二信使第二信使合合成成原原料料 NADPH的主要功能：1 1、作为供氢体、作为供氢体 -参与体内多种生物合成反应参与体内多种生物合成反应2 2、是谷胱甘肽还原酶的辅酶、是谷胱甘肽还原酶的辅酶 -对维持细胞中还原型谷胱甘肽的正常对维持细胞中还原型谷胱甘肽的正常 含量起重要作用含量起重要作用3 3、作为加单氧酶的辅酶、作为加单氧酶的辅酶 -参与肝脏对激素、药物和毒物的生物参与肝脏对激素、药物和毒物的生物 转化作用转化作用4 4、清除自由基的作用、清除自由基的作用 第三节 糖原的合成与分解肝糖原：肝糖原：含量可达肝重的含量可达肝重的5%5%(总量为总量为90-10090-100g)g)肌糖原：肌糖原：含量为肌肉重量的含量为肌肉重量的1 12%(2%(总量为总量为200-200-4 40000g)g)一、糖原的合成作用定义：定义：肝脏、肌肉组织等细胞的胞浆中肝脏、肌肉组织等细胞的胞浆中由由单单糖合成糖原的糖合成糖原的过过程程称称为为糖原的合成糖原的合成(glycogenesis)glycogenesis)部位：部位：（1 1）葡萄糖葡萄糖磷酸化生成磷酸化生成 6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖葡萄糖葡萄糖(glucose)ATPADPMg2+6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate)葡萄糖激酶葡萄糖激酶（2）6-磷酸葡萄糖转变为1-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate)磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖(glucose-1-phosphate)（3）尿苷二磷酸葡萄糖的生成1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖(glucose-1-phosphate)UTPUTP尿苷二磷酸葡萄糖尿苷二磷酸葡萄糖(UDPG)(uridine diposphate glucose)PPiPPiH2O2PiUDPGUDPG焦磷酸化酶焦磷酸化酶糖原引物糖原引物(Gn)(glycogen primer)糖原合酶糖原合酶糖原糖原(Gn+1n+1)(glycogen)UDP（4）UDPGUDPG中的葡萄糖连接到糖原引物上尿苷二磷酸葡萄糖尿苷二磷酸葡萄糖(UDPG)尿苷关键酶关键酶(5)分支酶催化糖原不断形成新分支链糖原引物糖原引物糖原合酶糖原合酶分枝酶分枝酶糖原合成的限速酶糖原合成的限速酶1218G糖原合成概括糖原合成概括糖原合成概括糖原合成概括:消耗能量消耗能量 需要引物需要引物 非还原端非还原端糖基供体：糖基供体：UDPG葡萄糖葡萄糖1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖糖原糖原(含含1,4和和1,6糖苷键糖苷键)6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖ATPATPADPADPUDPGUDPGUTPUTPPPiPPi直链糖原直链糖原(含含1，4糖苷键糖苷键)糖原引物糖原引物UDPUDP分支酶分支酶糖原合酶糖原合酶焦磷酸化酶焦磷酸化酶 部位：部位：产物：产物：糖原分解：糖原分解：指糖原分解为葡萄糖的过程。指糖原分解为葡萄糖的过程。肝脏肝脏葡萄糖葡萄糖二、糖原分解作用 (1)(1)糖原糖原磷酸解为磷酸解为1-1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖磷酸化酶磷酸化酶糖糖原原分分解解的的限限速速酶酶糖糖 原原G Gn n糖糖 原原G Gn-1n-1H H3 3POPO4 41-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖(glucose-1-phosphate)1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖(glucose-1-phosphate)磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate)(2)1-(2)1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖转变为转变为6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖葡萄糖葡萄糖(glucose)6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate)H H3 3POPO4 4H H2 2O O葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸酶磷酸酶（肝）（肝）肌肉中缺乏此酶肌肉中缺乏此酶(3)6-(3)6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖水解为水解为葡萄糖葡萄糖糖糖原原分分解解1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖PiPiG Gn n磷酸化酶磷酸化酶6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶葡萄糖（血糖）葡萄糖（血糖）H H2 2O OPiPi葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶糖分解代谢糖分解代谢糖糖 原原 Gn+1肌肉肌肉肝脏肝脏糖原的合成与分解图葡萄糖葡萄糖1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖糖糖 原原Gn+1UDPGUDPG糖原引物糖原引物G Gn nUDPGUDPGUTPUTPPPiPPiATPATPADPADP6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖ATPATPADPADPPiPiH H2 2O OPiPiG Gn n磷酸化酶磷酸化酶糖原合酶糖原合酶三、糖 异 生（gluconeogenesisgluconeogenesis）概 念过 程意 义调 节一 糖异生作用的概念 定义：定义：部位：部位：原料：原料：由非糖物质转变为葡萄糖或糖原的过程称为糖（原）异生作用。由非糖物质转变为葡萄糖或糖原的过程称为糖（原）异生作用。生糖氨基酸、丙酮酸、乳酸、甘油及三羧酸循环中的有机酸生糖氨基酸、丙酮酸、乳酸、甘油及三羧酸循环中的有机酸肝脏（主要）及肾脏（饥饿时）肝脏（主要）及肾脏（饥饿时）二 糖异生作用的过程基本上是糖酵解的逆过程基本上是糖酵解的逆过程跨越三个能障跨越三个能障(energery barrier)跨越一个膜障跨越一个膜障(membrane barrier)糖 酵 解 过 程：葡萄糖葡萄糖6-磷酸果糖磷酸果糖 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛2 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2丙酮酸丙酮酸6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖ADPATP1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖ADPATP21,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸2Pi2NADH+2H+2NAD+2 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2ADP2ATP2磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸2H2O2烯醇式丙酮酸烯醇式丙酮酸2ADP2ATP2乳酸乳酸三三个个不不可可逆逆过过程程丙酮酸变成磷酸烯醇式丙酮酸+COCO2 2 +ATP+ATP+ADP+PiADP+Pi丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶生物素、生物素、Mg Mg 2 2+GDPGDPGTPGTPCOCO2 2磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶羧激酶 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸丙酮酸+COCO2 2+ATP +ATP 草酰乙酸草酰乙酸+ADP+PiADP+Pi +GTP GTP 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 +GDP+GDP+COCO2 2 1,6-二磷酸果糖的水解：6-磷酸果糖磷酸果糖ATP糖的分解代谢糖的分解代谢磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1H3PO4 H2O糖的异生作用糖的异生作用果糖二磷酸酶果糖二磷酸酶-1底物循环底物循环1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖A D P 6-磷酸葡萄糖的水解：葡萄糖葡萄糖糖的分解代谢糖的分解代谢己糖激酶己糖激酶(肝肝)H3PO4糖的异生作用糖的异生作用葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶肝肝底物循环底物循环6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 H2 OATPADP2 丙酮酸丙酮酸 2 乳酸乳酸2 草酰乙酸草酰乙酸2 丙酮酸丙酮酸2 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸1，6-二磷酸果糖二磷酸果糖6-磷酸果糖磷酸果糖6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖葡萄糖葡萄糖2 草酰乙酸草酰乙酸2 苹果酸苹果酸2 苹果酸苹果酸 乳酸、丙酮酸的糖异生作用 甘油的糖异生作用：6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 甘甘 油油 磷酸甘油磷酸甘油 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛1，6-二磷酸果糖二磷酸果糖ATPATPADPADP甘油激酶甘油激酶磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮NADNAD+NADH+HNADH+H+磷酸甘油脱氢酶磷酸甘油脱氢酶6-磷酸果糖磷酸果糖葡萄糖葡萄糖乳酸乳酸三、糖异生作用的意义三、糖异生作用的意义在饥饿情况下保证血糖浓度的相对恒定在饥饿情况下保证血糖浓度的相对恒定补充糖原贮备补充糖原贮备有利于乳酸的利用有利于乳酸的利用糖异生与血糖浓度：红细胞、骨髓红细胞、骨髓肾髓质、神经肾髓质、神经视视网网膜膜消耗消耗40g葡萄糖葡萄糖/天天人体储存的可供全身利用的糖仅人体储存的可供全身利用的糖仅150g左右左右（不到（不到12小时全部耗尽）小时全部耗尽）正常情况下正常情况下血糖浓度：血糖浓度：禁食数周时禁食数周时血糖浓度：血糖浓度：在饥饿情况下在饥饿情况下糖异生对保证血糖糖异生对保证血糖浓度的相对恒定具有重要的意义浓度的相对恒定具有重要的意义即使在饥饿时，机体也需即使在饥饿时，机体也需消耗一定量的消耗一定量的葡萄糖葡萄糖（200g/天天)消耗消耗100-150g葡萄糖葡萄糖/天天大脑大脑糖异生与糖原贮备：糖异生是肝补充或恢复糖原储备的重要糖异生是肝补充或恢复糖原储备的重要途径。途径。动物从动物从饥饿后摄食饥饿后摄食数小时后，糖的分解代谢应加数小时后，糖的分解代谢应加速而糖异生途径应被抑制，但此时速而糖异生途径应被抑制，但此时肝内仍保持较高肝内仍保持较高的糖异生活性达的糖异生活性达23小时，以参与糖原的合成小时，以参与糖原的合成。只。只有在肝内有一定量的糖原后，摄入的葡萄糖才分解有在肝内有一定量的糖原后，摄入的葡萄糖才分解供能，或提供乙酰供能，或提供乙酰CoA。肌肉中乳酸的利用：乳酸乳酸丙酮酸丙酮酸葡萄糖葡萄糖血糖血糖糖原糖原乳酸乳酸肌肉肌肉糖原糖原葡萄糖葡萄糖6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖丙酮酸丙酮酸血乳酸血乳酸乳酸乳酸乳酸循环乳酸循环(cori cycle)：+定义：定义：+意义：意义：防止乳酸堆积引起酸中毒防止乳酸堆积引起酸中毒 避免乳酸的浪费（有利于乳酸的再利用）避免乳酸的浪费（有利于乳酸的再利用）促进肝糖原的不断更新促进肝糖原的不断更新肌糖原肌糖原血乳酸血乳酸肝糖原肝糖原血糖血糖乳酸循环乳酸循环糖异生作用的调节：变构剂的调节变构剂的调节 原料供应的影响原料供应的影响 激素的调节激素的调节饥饿饥饿剧烈运动剧烈运动脂肪动员加强脂肪动员加强甘油甘油组织蛋白质分解加强组织蛋白质分解加强氨基酸氨基酸乳酸乳酸糖糖异异生生作作用用加加强强返回返回6-磷酸果糖循环磷酸果糖循环的变构调节：的变构调节：6-磷酸果糖磷酸果糖1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖糖异生糖异生糖酵解糖酵解ATPATPADPADP磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1PiPiH H2 2O O果糖二磷酸酶果糖二磷酸酶-1ATPATPAMPAMP+2,6-2,6-二磷酸果糖二磷酸果糖 目前认为目前认为2,6-二磷酸果糖的二磷酸果糖的水平是肝内糖异生与糖酵解水平是肝内糖异生与糖酵解转换的信号转换的信号。ATP/（ADP+AMP）比值的变化可以有效地控比值的变化可以有效地控制糖异生与糖酵解的制糖异生与糖酵解的 转换。转换。磷酸烯醇式丙酮酸循环的变构调节：磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰CoAADPADPATPATP丙酮酸激酶丙酮酸激酶草酰乙酸草酰乙酸丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶ATPATPADPADP+1 1,6-,6-二磷酸果糖二磷酸果糖+胰高血糖素对糖异生的调节（1）2,6-2,6-二磷酸果糖二磷酸果糖-胰高血糖素胰高血糖素果糖二磷酸酶果糖二磷酸酶-1-1cAMPcAMP6-6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-2-2失失 活活糖异生作用糖异生作用2,6-2,6-二磷酸果糖浓度二磷酸果糖浓度 果糖二磷酸酶果糖二磷酸酶-1-1活性相对增加活性相对增加糖异生作用加强糖异生作用加强磷酸烯醇式丙酮磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶合成酸羧激酶合成胰高血糖素对糖异生的调节（2）2,6-2,6-二磷酸果糖二磷酸果糖+胰高血糖素胰高血糖素磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1-1cAMPcAMP6-6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-2-2失失 活活糖分解作用糖分解作用2,6-2,6-二磷酸果糖浓度二磷酸果糖浓度 磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1-1活性减弱活性减弱糖分解作用减弱糖分解作用减弱丙酮酸激酶活性丙酮酸激酶活性糖异生作用与膜障糖异生作用与膜障糖异生作用的酶糖异生作用的酶存在部位存在部位胞浆胞浆胞浆胞浆果糖二磷酸酶果糖二磷酸酶-1-1葡萄糖葡萄糖 -6-6-磷酸酶磷酸酶丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶线粒体线粒体胞浆、线粒体胞浆、线粒体天冬氨酸天冬氨酸苹果酸苹果酸天冬氨酸天冬氨酸苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸磷酸烯醇式磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸磷酸烯醇式磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸草酰乙酸草酰乙酸线粒体中线粒体中草酰乙酸的转运草酰乙酸的转运线线粒粒体体内内膜膜线线粒粒体体基基质质细细胞胞浆浆糖异生糖异生调节的小结：糖异生调节的小结：ATP/(AMP+ADP)ATP/(AMP+ADP)比值的变化对糖异生和糖酵解的影响：比值的变化对糖异生和糖酵解的影响：(1)(1)当体内当体内ATPATP积聚量较多时，可抑制糖的分解积聚量较多时，可抑制糖的分解,促促 进糖的异生，以积累能源进糖的异生，以积累能源(2)(2)当耗能增加时，当耗能增加时，ATPATP不足，可促进糖的分解而不足，可促进糖的分解而 抑制糖的异生以产生更多的抑制糖的异生以产生更多的ATPATP，以供机体需要以供机体需要促进糖异生作用的激素：促进糖异生作用的激素：肾上腺素、胰高血糖素、糖皮质激素肾上腺素、胰高血糖素、糖皮质激素抑制糖的异生作用的激素是：抑制糖的异生作用的激素是：胰岛素胰岛素葡萄糖糖原糖原合成肝糖原分解核糖NADPH磷酸戊糖途径丙酮酸CO2，H2OATP乳酸有氧无氧酵解途径淀粉消化与吸收乳酸，甘油，氨基酸糖异生糖代谢概况GG-6PF-6PFDPDHAPGly-3P1,3-DPG3-PG2-PGPEPPACH3COSCoA草草柠柠异柠异柠-酮酮琥琥CoACoA琥琥延延苹苹GnGnG-1PG-1PLALA草草FGlyFAFASCoACH3COSCoA苹苹FASCoAHKPFK2PK柠合PDH异柠DH-酮酮DH糖原合磷酸化酶PA草草磷烯羧酶丙羧酶FDP酶1G6P酶脂肪酶CAT氧化酮体胆固醇HMGCoAHMGCoA还酶HMGCoA合酶CH3COSCoA柠丙循丙二酰丙二酰CoA乙羧酶在正常进餐后4h测定甲、乙两人的血糖浓度，甲为，乙为（80-12080-120mg/dl)mg/dl)。然后给甲、乙分别口服100g葡萄糖，并每隔测定一次血糖浓度，其实验结果如下图所示，请回答：(1)甲、乙两人中糖代谢及其调节功能比较正常的是_，理由是_。(2)在乙的血糖浓度变化中，实现bc段变化的主要代谢途径是_。(3)曲线cd段表示血糖浓度平稳，此时，维持血糖浓度相对稳定的 代谢途径主要是_。乙为正常人，因为其血糖浓度基本稳定在左右(80120mg/dL)在B曲线中，判断bc段变化的依据 当血糖浓度大于120mg/dL和小于160mg/dL时，葡萄糖的去路：1细胞内氧化分解成CO2和H2O 2合成肝糖元或肌糖元 3转化为脂肪、某些氨基酸等 判断cd段保持平稳的依据 当血糖浓度小于80120mg/dL时，葡萄糖的来源 1肝糖元转变成葡萄糖进入血液 2其他非糖物质转变成葡萄糖进入血液 糖尿病 三多(多饮、多食、多尿)、一少(体重减少)等，严重时导致酮症酸中毒 胰岛素缺乏 血糖 进入细胞 葡萄糖激酶 糖原合成酶 丙酮酸激酶 柠檬酸合成酶 6-磷酸葡萄糖脱氢